ELEKTROMANYETİK DALGALAR
Bu ana kadar bahsedilen dalgalar, mekanik dalgalardır. Bu tür dalgaların yayılması için maddesel bir ortama ihtiyaç vardır. Bu bölümde ise boş uzayda dahi yayılabilen elektromanyetik dalgalar ve bu dalgaların oluşum yolları üzerinde durulacaktır. Bunun için Maxwell Denklemleri basitçe ele alınacak, Elektromanyetik Teori’nin ortaya çıkışı açıklanacaktır.
Maxwell’in elde ettiği ve elektromanyetik Teori’nin temeli olan denklemler, değişen bir manyetik alanın bir elektrik alan, değişen bir elektrik alanın da bir manyetik alan oluşturduğunu söyler.
Maxwell’in bu teorisi, elektrik alanlar ile manyetik alanlar arasında çok önemli bir ilişkiyi ortaya koymuş oldu. Hertz, Maxwell’in bu teorisini bir indüksiyon bobini kullanarak, bu düzenekteki üretici ve alıcı yapılarla kanıtlamıştır.
Hertz, bir dizi deney sonucunda, bu düzenekle ürettiği dalgaların, ışık dalgalarının gösterdiği girişim, kırınım, yansıma, kırılma ve polarizasyon (kutuplanma veya tek boyutta titreşim yapabilme) özelliklerinin hepsine sahip olduğunu göstermiştir.
Hertz, ürettiği bu dalgaların hızının, ışığın bilinen hızı olan 3.108 m/s civarında olduğunu matematiksel denklemlerle hesaplamıştır.
Elektromanyetik Dalgaların Özellikleri
Yüklü parçacıkların ivmeli hareket yapması sonucu oluşur.
Elektromanyetik dalgalar, boş uzayda ışık hızı ile doğrusal yayılır.
Düzlem elektromanyetik dalgaların elektrik ve manyetik alan bileşenleri, birbirlerine ve dalganın yayılma doğrultusuna diktir. Yani elektromanyetik dalgalar, enine dalgalardır.
Elektromanyetik dalgaların; hız, manyetik alan ve elektrik alan bileşenlerinin xyz koordinat sisteminde gösterimi Manyetik alanın; hız, manyetik alan ve elektrik alan vektörlerinin gönü sağ el kuralı ile bulunur.
Elektromanyetik dalgalar, elektrik yükü bakımından nötrdür.
Elektromanyetik dalgalar elektrik ve manyetik alanda sapmaya uğramaz.
Mekanik dalgalardan farklı olarak boşlukta da yayılabilir.
Enerji taşır, bu enerjiyi soğuran yüzeylerde ısınmaya neden olur.
Polarize edilebilir (Kutuplanabilir).
Elektromanyetik Dalgaların Tayfı ve Oluşum Yolları
Elektromanyetik dalgaların Hertz tarafından incelenen frekansları, görünür ışığı oluşturan dalgaların frekanslarından oldukça farklı olmasına rağmen, elektromanyetik dalgalar için türetilen dalga denklemi, her tür frekans için çözüm verir ve bütün frekanslar topluluğuna elektromanyetik tayf denir. Hertz’in çalışmalarından bu yana, elektromanyetik tayfdaki bütün frekans aralıkları incelenmiştir. “ Elektromanyetik ışıma”; görünür ışık, morötesi ışıma, kızılötesi ışıma, mikrodalgalar, radyo dalgaları, X-ışınları ve gama ışınlarından meydana gelen bütün elektromanyetik tayfı ifade eder.
Radyo Dalgaları
İletken tellerden geçen ivmeli yüklerin sonucudur. Bu dalgalar, bobin ve sığaç gibi elektronik cihazlar yardımıyla oluşturularak radyo, televizyon, uydu ve dedektör gibi algılama ve iletişim sistemlerinde kullanılır.
Ayrıca uzay çalışmalarında kullanılan radyo teleskopların çalışma sinyalleri bu dalga boyundadır.
Mikrodalgalar
Mikrodalgalara, kısa dalga boylu radyo dalgaları da denir. 1 mm ile 30 cm arasında değişen dalga boylarına sahiptirler ve elektronik cihazlar yardımıyla oluşturulurlar.
Mikrodalgalar kısa dalga boyundan dolayı, hava yolculuklarında kullanılan radar sistemleri ile maddenin atomik ve moleküler değişkenlerinin incelenmesi için de elverişlidir.
Kızılötesi (İnfrared) Dalgalar
Bu dalgalara ısı dalgaları da denir. 1 mm’den, 7.10-7 m’ye kadar değişen dalga boylarına sahiptirler.
Sıcak cisimler ve moleküller tarafından oluşturulan bu dalgalar çoğu maddelerce kolayca soğrulur.
Bir maddenin soğurduğu kızılötesi dalga enerjisi, ısı şeklinde kendini gösterdiği madde için atomlarının öteleme ve titreşim hareketleri artar, dolayısıyla maddede bir sıcaklık artması meydana gelir.
Görünür Işık Dalgaları
Dalga boyu 400 nm ile 700 nm arasında olan elektromanyetik dalgalar görülebilir ışık dalgalarıdır.
Görülebilir ışık dalgaları, elektromanyetik spektrumunun çok küçük bir bölümünü oluşturur.
Güneş’ten Dünya’ya ulaşan enerjinin bir kısmı görünür ışık olarak gelir. İnsan gözü ışığı farklı renklerde algılar. Bunun nedeni farklı dalga boylarındaki ışığın gözde oluşturduğu farklı şiddetteki uyartılardır.
En uzun dalga boylu görünür ışık, kırmızı renkte görülür. En kısa dalga boylu görünür ışık, mor renkte görülür. Diğer renklerdeki dalgaların dalga boyları kırmızı ve mor renkli ışınların dalga boylarının arasında bir değere sahiptir.
Elektromanyetik Dalgalarda Doppler Etkisi
Elektromanyetik dalgalardaki Doppler etkisiyle ilgili hesaplamalar oldukça karmaşıktır. Ancak elektromanyetik dalgalardaki Doppler etkisinin sonucu sestekiyle aynıdır.
Ses dalgalarında Doppler etkisi, sesin fizyolojik etkisinden yani tizlik ve peslik biçiminde algılanır. Işıktaki Doppler etkisi ise ışığın rengindeki değişim olarak algılanır.
Birçok galaksiden gelen ışınlar daha uzun dalga boylarına ve görünür tayfın kırmızı ucuna kayar. Bu olaya kırmızıya kayma denir. Bu olay genellikle bu galaksilerin bizden uzağa doğru hareketinin sonucu olan Doppler etkisi ile açıklanır. Bu durum, uzayın genişlediği teorisini destekler.
Elektromanyetik dalgalardaki Doppler etkisinden uyduları ve diğer uzay araçlarını takip etmek için de yararlanılmaktadır.
